Bé Y tÕ
hãa ph©n tÝch
lý thuyÕt vµ thùc hµnh
S¸ch ®µo t¹o Trung häc D−îc
Chñ biªn:
PGS.TSKH. Lª Thµnh Ph−íc - CN. TrÇn TÝch
M∙ sè: T.60.Y.3
Nhµ xuÊt b¶n Y häc
Hµ Néi - 2007
ChØ ®¹o biªn so¹n:
Vô Khoa häc vµ §µo t¹o, Bé Y tÕ
Chñ biªn:
PGS. TSKH. Lª Thµnh Ph−íc
CN. TrÇn TÝch
Biªn so¹n:
PGS. TSKH Lª Thµnh Ph−íc
CN. TrÇn TÝch
ThS. NguyÔn NhÞ Hµ
TS. NguyÔn ThÞ KiÒu Anh
Tham gia tæ chøc b¶n th¶o:
TS. NguyÔn M¹nh Pha
ThS. PhÝ V¨n Th©m
© B¶n quyÒn thuéc Bé Y tÕ (Vô Khoa häc vµ §µo t¹o)
2
lêi giíi thiÖu
Thùc hiÖn mét sè ®iÒu cña LuËt Gi¸o dôc, Bé Y tÕ ®· ban hµnh
ch−¬ng tr×nh khung vµ ch−¬ng tr×nh gi¸o dôc nghÒ nghiÖp cho viÖc ®µo t¹o
trung cÊp ngµnh Y tÕ. Bé Y tÕ tæ chøc biªn so¹n tµi liÖu d¹y – häc c¸c m«n
c¬ së vµ chuyªn m«n theo ch−¬ng tr×nh trªn nh»m tõng b−íc x©y dùng bé
s¸ch chuÈn trong c«ng t¸c ®µo t¹o nh©n lùc y tÕ.
S¸ch Hãa ph©n tÝch (Lý thuyÕt vµ thùc hµnh) ®−îc biªn so¹n dùa trªn
ch−¬ng tr×nh gi¸o dôc nghÒ nghiÖp cña Bé Y tÕ biªn so¹n trªn c¬ së ch−¬ng
tr×nh khung ®· ®−îc phª duyÖt. S¸ch ®−îc c¸c nhµ gi¸o l©u n¨m vµ t©m
huyÕt víi c«ng t¸c ®µo t¹o biªn so¹n theo ph−¬ng ch©m: KiÕn thøc c¬ b¶n,
hÖ thèng; néi dung chÝnh x¸c, khoa häc; cËp nhËt c¸c tiÕn bé khoa häc, kü
thuËt hiÖn ®¹i vµ thùc tiÔn ViÖt Nam. S¸ch ®−îc cÊu tróc gåm 4 phÇn b¸m
s¸t ch−¬ng tr×nh gi¸o dôc víi nh÷ng néi dung c¬ b¶n nhÊt vÒ ph©n tÝch
®Þnh tÝnh vµ ®Þnh l−îng gióp häc sinh sau khi häc cã ®−îc nh÷ng kiÕn thøc
c¬ b¶n, kü n¨ng thùc hµnh ph©n tÝch ®Þnh tÝnh vµ ®Þnh l−îng ®Ó ¸p dông
trong thùc tÕ pha chÕ c¸c dung dÞch chuÈn, thùc hiÖn c¸c phÐp chuÈn ®é
thÓ tÝch, ®Þnh l−îng theo ph−¬ng ph¸p khèi l−îng th−êng gÆp vµ tÝnh ®−îc
kÕt qu¶ cña phÐp ph©n tÝch. §ång thêi qua ®ã rÌn luyÖn ®−îc t¸c phong
lµm viÖc khoa häc, thËn träng, chÝnh x¸c, trung thùc trong ho¹t ®éng nghÒ
nghiÖp khi ra tr−êng. S¸ch lµ tiÒn ®Ò ®Ó c¸c gi¸o viªn vµ häc sinh c¸c
tr−êng cã thÓ ¸p dông ph−¬ng ph¸p d¹y häc tÝch cùc.
S¸ch Hãa ph©n tÝch (Lý thuyÕt vµ thùc hµnh) ®· ®−îc Héi ®ång
chuyªn m«n thÈm ®Þnh s¸ch vµ tµi liÖu d¹y - häc cña Bé Y tÕ thÈm ®Þnh
vµo n¨m 2006. Bé Y tÕ ban hµnh lµm tµi liÖu d¹y - häc chÝnh thøc cña
ngµnh Y tÕ. Trong thêi gian tõ 3 ®Õn 5 n¨m, s¸ch ph¶i ®−îc chØnh lý, bæ
sung vµ cËp nhËt.
Bé Y tÕ xin ch©n thµnh c¶m ¬n PGS.TSKH. Lª Thµnh Ph−íc, CN. TrÇn
TÝch, ThS. NguyÔn NhÞ Hµ vµ TS. NguyÔn ThÞ KiÒu Anh cña Tr−êng §¹i häc
D−îc Hµ Néi ®· dµnh nhiÒu c«ng søc hoµn thµnh cuèn s¸ch nµy, c¶m ¬n
PGS.TS. TrÇn Tö An vµ «ng NguyÔn V¨n Th¬ ®· ®äc, ph¶n biÖn ®Ó cuèn
s¸ch ®−îc hoµn chØnh kÞp thêi phôc vô cho c«ng t¸c ®µo t¹o nh©n lùc Y tÕ.
V× lÇn ®Çu xuÊt b¶n nªn cßn khiÕm khuyÕt, chóng t«i mong nhËn ®−îc
ý kiÕn ®ãng gãp cña ®ång nghiÖp, c¸c b¹n sinh viªn vµ c¸c ®éc gi¶ ®Ó lÇn
xuÊt b¶n lÇn sau s¸ch ®−îc hoµn thiÖn h¬n.
Vô khoa häc vµ ®µo t¹o
Bé y tÕ
3
Môc lôc
Lêi giíi thiÖu
3
PhÇn I. Lý thuyÕt ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
15
Bµi 1: Mét sè ®Þnh luËt vµ kh¸i niÖm c¬ b¶n trong Hãa ph©n tÝch
17
1. C¸c ®Þnh luËt
17
1.1. §Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng
17
1.2. §Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi
18
1.3. §Þnh luËt ®−¬ng l−îng
18
2. Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n
22
2.1. Nång ®é dung dÞch. C¸c c¸ch biÓu thÞ nång ®é
22
2.2. Sù ®iÖn ly cña n−íc. Thang pH
25
2.3. §iÒu kiÖn kÕt tña vµ hßa tan. TÝch sè tan
28
2.4. Ph¶n øng oxy hãa khö
30
2.5. Phøc chÊt
33
Bµi tËp (Bµi 1)
35
Bµi 2: §¹i c−¬ng vÒ Ph©n tÝch ®Þnh tÝnh c¸c ion trong dung dÞch
40
1. C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
40
1.1. Ph−¬ng ph¸p hãa häc
40
1.2. Ph−¬ng ph¸p vËt lý - hãa lý
40
1.3. Ph©n tÝch −ít vµ ph©n tÝch kh«
41
1.4. Ph©n tÝch riªng biÖt vµ ph©n tÝch hÖ thèng
41
2. C¸c ph¶n øng dïng trong ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
42
2.1. C¸c lo¹i ph¶n øng
42
2.2. §é nh¹y vµ tÝnh ®Æc hiÖu cña ph¶n øng
43
2.3. Thuèc thö trong c¸c ph¶n øng ®Þnh tÝnh
44
3. Ph©n tÝch ®Þnh tÝnh cation theo ph−¬ng ph¸p acid-base
44
4. Ph©n tÝch ®Þnh tÝnh anion
47
5
5. Nh÷ng kü thuËt c¬ b¶n trong thùc hµnh hãa ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
48
5.1. Röa dông cô
48
5.2. C¸ch ®un nãng
49
5.3. Läc
50
5.4. Ly t©m
51
5.5. Röa kÕt tña
51
5.6. Thùc hiÖn ph¶n øng
52
Bµi tËp (Bµi 2)
54
Bµi 3: Cation nhãm I: Ag+, Pb2+, Hg22+
56
1. TÝnh chÊt chung
56
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña c¸c cation nhãm I
56
3. S¬ ®å ph©n tÝch
61
Bµi tËp (Bµi 3)
61
Bµi 4: Cation nhãm II: Ca2+, Ba2+
63
1. TÝnh chÊt chung
63
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña cation nhãm II
63
3. S¬ ®å ph©n tÝch
65
Bµi tËp (Bµi 4)
65(69)
Bµi 5: Cation nhãm III: Al3+, Zn2+
66
1. TÝnh chÊt chung
66
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña cation nhãm III
66
3. S¬ ®å ph©n tÝch
69
Bµi tËp (Bµi 5)
70
Bµi 6: Cation nhãm IV: Fe3+, Fe2+, Bi3+, Mg2+, Mn2+
71
1. TÝnh chÊt chung
71
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña cation nhãm IV
71
3. S¬ ®å ph©n tÝch
75
Bµi tËp (Bµi 6)
6
75
Bµi 7: Cation nhãm V: Cu2+, Hg2+
77
1. TÝnh chÊt chung
77
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña cation nhãm V
77
3. S¬ ®å ph©n tÝch
Bµi tËp (Bµi 7)
79 (82)
79
Bµi 8: Cation nhãm VI: Cu2+, Hg2+
80
1. TÝnh chÊt chung
80
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña cation nhãm VI
80
3. S¬ ®å ph©n tÝch
82
Bµi tËp (Bµi 8)
82
Bµi 9: Anion nhãm I: Cl-, Br-, I-, SCN-, S2O32-
83
1. TÝnh chÊt chung
83
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña anion nhãm I
83
3. S¬ ®å ph©n tÝch
86
Bµi tËp (Bµi 9)
87
Bµi 10: Anion nhãm II: CO32-, PO43-, CH3COO-, AsO33-, AsO43-, SO32SO42-, (S2O32-)
88
1. §−êng lèi ph©n tÝch nhãm II
88
2. C¸c ph¶n øng ®Æc tr−ng cña anion nhãm II
88
3. S¬ ®å ph©n tÝch
92
Bµi tËp (Bµi 10)
93
Bµi 11: Ph©n tÝch hçn hîp cation vµ anion trong dung dÞch
94
1. NhËn xÐt vµ thö s¬ bé
94
1.1. NhËn xÐt nhê gi¸c quan
94
1.2. Thö pH cña dung dÞch
95
1.3. Thö tÝnh bay h¬i cña chÊt tan
96
1.4. Thö mµu ngän löa
96
1.5. Thö mét sè ph¶n øng
96
2. Ph©n tÝch anion
97
3. Ph©n tÝch cation
97
4. NhËn xÐt kÕt qu¶
98
7
PhÇn II. Thùc hµnh ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
99
Néi quy phßng thÝ nghiÖm hãa ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
101
Quy t¾c an toµn phßng thÝ nghiÖm
102
Vµi quy ®Þnh vÒ sö dông hãa chÊt
104
Bµi 1: Dông cô vµ kü thuËt thùc nghiÖm c¬ b¶n trong Hãa ph©n tÝch
®Þnh tÝnh
105
Bµi 2: §Þnh tÝnh cation nhãm I: Ag+, Pb2+, Hg22+
108
Bµi 3: §Þnh tÝnh cation nhãm II: Ba2+, Ca2+ vµ nhãm III: Ae3+, Zn2+
110
Bµi 4: §Þnh tÝnh cation nhãm IV: Fe2+, Fe3+, Bi3+, Mg2+, Mn2+
113
Bµi 5: §Þnh tÝnh cation nhãm V: Cu2+, Hg2+ vµ nhãm VI: Na+, K+, NH4+
115
Bµi 6: Ph©n tÝch tæng hîp c¸c nhãm cation theo ph−¬ng ph¸p acid - base
118
Bµi 7: §Þnh tÝnh anion nhãm I: Cl-, Br-, I-, SCN-, S2O32-
120
Bµi 8: §Þnh tÝnh anion nhãm II: CO32-, CH3COO-, PO43-, AsO33-, AsO43-,
SO32-, SO42-, (S2O32-)
123
Bµi 9: Ph©n tÝch hçn hîp cation vµ anion trong dung dÞch
127
PhÇn III. Lý thuyÕt ph©n tÝch ®Þnh l−îng
129
Bµi 1. §¹i c−¬ng vÒ hãa ph©n tÝch ®Þnh l−îng
131
1. §èi t−îng cña ph©n tÝch ®Þnh l−îng
131
2. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®Þnh l−îng
131
2.1. C¸c ph−¬ng ph¸p hãa häc
131
2.2. C¸c ph−¬ng ph¸p vËt lý vµ hãa lý
132
3. Nguyªn t¾c chung cña c¸c ph−¬ng ph¸p hãa häc dïng trong
®Þnh l−îng
133
4. Sai sè trong ph©n tÝch ®Þnh l−îng hãa häc
134
4.1. Mét sè kh¸i niÖm
134
4.2. C¸c lo¹i sai sè
134
4.3. C¸ch ghi d÷ liÖu thùc nghiÖm theo qui t¾c vÒ ch÷ sè cã nghÜa
136
Bµi tËp (Bµi 1)
8
136
Bµi 2. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi l−îng
137
1. Néi dung vµ ph©n lo¹i
137
1.1. Ph−¬ng ph¸p kÕt tña
137
1.2 Ph−¬ng ph¸p bay h¬i
138
2. Nh÷ng ®éng t¸c c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch khèi l−îng
139
2.1. Hßa tan
139
2.2. KÕt tña
139
2.3. Läc tña
140
2.4. Röa tña
140
2.5. SÊy vµ nung
141
2.6. C©n
141
3. C¸ch tÝnh kÕt qña trong ph©n tÝch khèi l−îng
141
3.1. Trong ph−¬ng ph¸p kÕt tña
141
3.2. Trong ph−¬ng ph¸p bay h¬i
143
4. C©n ph©n tÝch
143
4.1. C©n c¬ häc
143
4.2. C©n ®iÖn tö
143
5. Mét vµi thÝ dô ¸p dông ®Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p khèi l−îng
144
5.1. §Þnh l−îng Clorid
144
5.2. §Þnh l−îng Na2SO4
145
Bµi tËp (Bµi 2)
146
Bµi 3. Ph−¬ng ph¸p ®Þnh l−îng thÓ tÝch
147
1. Néi dung cña ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÓ tÝch
147
2. Yªu cÇu ®èi víi mét ph¶n øng dïng trong ph©n tÝch thÓ tÝch
148
3. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p thÓ tÝch
148
3.1. Ph−¬ng ph¸p acid-base
148
3.2. Ph−¬ng ph¸p oxy hãa khö
148
3.3. Ph−¬ng ph¸p kÕt tña
149
3.4. Ph−¬ng ph¸p t¹o phøc
149
4. C¸c kü thuËt chuÈn ®é
149
9
4.1. §Þnh l−îng trùc tiÕp
149
4.2. §Þnh l−îng ng−îc
149
4.3. §Þnh l−îng thÕ
149
5. C¸ch sö dông mét sè dông cô dïng trong ph−¬ng ph¸p thÓ tÝch
150
5.1. Sö dông buret
150
5.2. Sö dông pipet
151
5.3. Sö dông b×nh ®Þnh møc
152
6. HiÖu chØnh dung tÝch c¸c dông cô ®ong ®o thÓ tÝch chÝnh x¸c
153
6.1. Nguyªn t¾c
153
6.2. HiÖu chØnh dung tÝch b×nh ®Þnh møc
153
6.3. HiÖu chØnh dung tÝch cña pipet
155
6.4. HiÖu chØnh dung tÝch cña buret
155
7. C¸ch tÝnh kÕt qu¶ trong ph−¬ng ph¸p thÓ tÝch
156
7.1. Quy t¾c chung
156
7.2. TÝnh kÕt qu¶ theo nång ®é ®−¬ng l−îng thuèc thö
156
7.3. TÝnh kÕt qu¶ theo ®é chuÈn cña thuèc thö
157
7.4. Mét sè thÝ dô
158
Bµi tËp (Bµi 3)
159
Bµi 4. Pha c¸c dung dÞch chuÈn ®é
161
1. Kh¸i niÖm vÒ dung dÞch chuÈn
161
2. C¸c c¸ch pha dung dÞch chuÈn
161
2.1. Pha chÕ tõ chÊt chuÈn gèc
161
2.2. Pha chÕ tõ chÊt kh«ng ph¶i lµ chÊt gèc
163
2.3. Pha tõ èng chuÈn
164
2.4. C¸ch ®iÒu chØnh nång ®é dung dÞch
164
3. Pha mét sè dung dÞch chuÈn
10
165
3.1. Pha dung dÞch chuÈn HCl 0,1N tõ HCl ®Æc
165
3.2. Pha dung dÞch chuÈn KMnO4 0,1N
166
3.3. Pha dung dÞch chuÈn I2 0,1N tõ I2 tinh khiÕt th¨ng hoa
167
3.4. Pha dung dÞch complexon III 0,1M tõ complexon II tinh khiÕt
167
3.5. Pha dung dÞch chuÈn Na2S2O3 0,1N tõ Na2S2O3.5H2O
Bµi tËp (Bµi 4)
168
169
Bµi 5. §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p acid - base
170
1. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n
170
1.1. §Þnh nghÜa acid, base theo Bronsted
170
1.2. N−íc vµ pH
171
1.3. C−êng ®é cña acid vµ base
171
1.4. §a acid, ®a base
171
1.5. C«ng thøc tÝnh [H+] vµ pH cña mét sè dung dÞch
172
2. §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p acid-base
174
2.1. Nguyªn t¾c
174
2.2. ChÊt chØ thÞ trong ph−¬ng ph¸p acid-base
175
2.3. Mét sè tr−êng hîp ®Þnh l−îng acid-base
178
2.4. Mét sè øng dông ®Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p acid-base
182
Bµi tËp (Bµi 5)
186
Bµi 6. §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p kÕt tña - §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng
ph¸p t¹o phøc
188
1. ChuÈn ®é kÕt tña
188
1.1. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n
188
1.2. Ph−¬ng ph¸p chuÈn ®é kÕt tña
190
2. ChuÈn ®é t¹o phøc
196
2.1. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n
196
2.2. §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p t¹o phøc
198
Bµi tËp (Bµi 6)
208
Bµi 7. §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p oxy hãa khö
210
1. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n
210
1.1. §Þnh nghÜa
210
1.2. C−êng ®é cña chÊt oxy hãa vµ chÊt khö
210
1.3. C©n b»ng ph−¬ng tr×nh ph¶n øng oxy hãa khö
211
11
2. §Þnh l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p oxy hãa khö
212
2.1. Nguyªn t¾c
212
2.2. ChÊt chØ thÞ trong ph−¬ng ph¸p ®Þnh l−îng oxy hãa khö
213
2.3. Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p oxy hãa khö
214
2.4. Mét sè øng dông ®Þnh l−îng
217
Bµi tËp (Bµi 7)
221
PhÇn IV. Thùc hµnh ph©n tÝch ®Þnh l−îng
223
Bµi 1. C©n ph©n tÝch
225
Bµi tËp (Bµi 1)
Bµi 2. X¸c ®Þnh ®é Èm cña natri clorid vµ ®Þnh l−îng natri sulfat
Bµi tËp (Bµi 2)
Bµi 3. Thùc hµnh sö dông c¸c dông cô ph©n tÝch ®Þnh l−îng - ®Þnh
l−îng acid acetic
Bµi tËp (Bµi 3)
Bµi 4. Pha vµ x¸c ®Þnh nång ®é dung dÞch acid hydrochloric 0,1 N
Bµi tËp (Bµi 4)
Bµi 5. Pha vµ x¸c ®Þnh nång ®é dung dÞch natri hydroxyd 0,1 N
Bµi tËp (Bµi 5)
Bµi 6. §Þnh l−îng natri hydrocarbonat
Bµi tËp (Bµi 6)
Bµi 7. §Þnh l−îng natri clorid b»ng ph−¬ng ph¸p Mohr
Bµi tËp (Bµi 7)
Bµi 8. §Þnh l−îng natri clorid b»ng ph−¬ng ph¸p Fonhard
Bµi tËp (Bµi 8)
Bµi 9. Pha vµ x¸c ®Þnh nång ®é dung dÞch kali permanganat 0,1 N
Bµi tËp (Bµi 9)
Bµi 10. §Þnh l−îng dung dÞch n−íc oxy giµ 3%
Bµi tËp (Bµi 10)
Bµi 11. Pha vµ x¸c ®Þnh nång ®é dung dÞch natri thiosulfat 0,1 N
Bµi tËp (Bµi 11)
12
228
229
233
234
239
240
244
245
248
250
252
253
256
257
260
261
264
265
268
269
272
Bµi 12. §Þnh l−îng dung dÞch glucose 5 %
Bµi tËp (Bµi 12)
Bµi 13. Pha vµ x¸c ®Þnh nång ®é dung dÞch EDTA 0,05 M
Bµi tËp (Bµi 13)
273
276
277
280
PhÇn phô lôc
281
Phô lôc 1. Dông cô th«ng th−êng b»ng sø, thñy tinh vµ mét sè m¸y
th«ng dông dïng trong Hãa ph©n tÝch
281
Phô lôc 2. Danh ph¸p chÊt v« c¬ theo D−îc ®iÓn ViÖt Nam
289
Phô lôc 3. B¶ng nguyªn tö l−îng c¸c nguyªn tè
298
Phô lôc 4. H»ng sè ®iÖn ly cña c¸c acid vµ base
301
Phô lôc 5. ThÕ oxy hãa khö chuÈn (Eo)
302
Phô lôc 6. TÝch sè tan cña mét sè chÊt Ýt tan
305
Phô lôc 7. H»ng sè t¹o phøc
307
Gi¶i ®¸p bµi tËp
309
PhÇn I. Lý thuyÕt ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
309
PhÇn III. Lý thuyÕt ph©n tÝch ®Þnh l−îng
312
PhÇn IV. Thùc hµnh ph©n tÝch ®Þnh l−îng
313
Tµi liÖu tham kh¶o
314
13
PhÇn 1
Lý thuyÕt ph©n tÝch ®Þnh tÝnh
15
16
Bµi 1
Mét sè ®Þnh luËt vµ kh¸i niÖm c¬ b¶n
trong hãa ph©n tÝch
Môc tiªu
1. Gi¶i thÝch ®−îc néi dung vµ ý nghÜa cña ba ®Þnh luËt: §Þnh luËt b¶o toµn khèi
l−îng, §Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi vµ §Þnh luËt ®−¬ng l−îng.
2. Tr×nh bµy ®−îc c¸c ®Þnh nghÜa vÒ ba lo¹i nång ®é dung dÞch: nång ®é phÇn
tr¨m, nång ®é mol/L, nång ®é ®−¬ng l−îng vµ c¸ch vËn dông ®Ó gi¶i c¸c bµi
to¸n chuyÓn ®æi gi÷a c¸c lo¹i nång ®é Êy.
3. Tr×nh bµy ®−îc kh¸i niÖm pH vµ sù h×nh thµnh thang pH; kh¸i niÖm chØ thÞ
mµu vµ c¸ch x¸c ®Þnh pH b»ng chØ thÞ mµu.
4. Nªu ®−îc ®iÒu kiÖn kÕt tña-hßa tan mét chÊt dùa trªn kh¸i niÖm tÝch sè tan
5. ChØ ra vµ ®äc tªn ®−îc c¸c thµnh phÇn cña phøc chÊt. Gi¶i thÝch ®−îc ý nghÜa
cña h»ng sè kh«ng bÒn hoÆc h»ng sè t¹o phøc nÊc vµ tæng céng.
1. C¸c ®Þnh luËt
1.1. §Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng
“Khèi l−îng tæng céng cña c¸c chÊt kh«ng ®æi trong mét ph¶n øng hãa häc”.
Sè l−îng c¸c chÊt vµ tÝnh chÊt cña chóng cã thÓ thay ®æi, nh−ng khèi
l−îng cña c¸c chÊt th× gi÷ nguyªn kh«ng ®æi tr−íc vµ sau ph¶n øng. Ngay
c¶ nh÷ng biÕn ®æi sinh häc phøc t¹p trong c¬ thÓ cã liªn quan ®Õn nhiÒu
ph¶n øng th× khèi l−îng vÉn ®−îc b¶o toµn:
C6H12O6 + 6O2
→ 6CO2 + 6H2O
180g glucose + 192g khÝ oxy → 264g carbon dioxyd + 108g n−íc
(372g nguyªn liÖu tr−íc ph¶n øng → 372g chÊt sau biÕn ®æi)
* Nhê ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng mµ chóng ta cã thÓ c©n b»ng c¸c
ph−¬ng tr×nh hãa häc vµ tÝnh ®−îc khèi l−îng cña c¸c chÊt tham gia ph¶n
øng vµ c¸c chÊt s¶n phÈm theo t−¬ng quan tû lÖ thuËn khi dùa vµo ph−¬ng
tr×nh ph¶n øng ®· c©n b»ng.
17
1.2. §Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi
“Mét hîp chÊt dï ®−îc ®iÒu chÕ b»ng c¸ch nµo th× vÉn bao gåm cïng mét
lo¹i c¸c nguyªn tè vµ cïng tû sè khèi l−îng cña c¸c nguyªn tè trong hîp chÊt”.
¸c kÕt qu¶ sau ®©y thu ®−îc vÒ thµnh phÇn khèi l−îng cña c¸c nguyªn
tè trong 20,0 g calci carbonat:
Ph©n tÝch theo khèi l−îng
Sè phÇn khèi l−îng
PhÇn tr¨m khèi l−îng
8,0g calci
0,40 calci
40%
2,4g carbon
0,12 carbon
12%
9,6g oxy
0,48 oxy
48%
20,0 g
1,00 phÇn khèi l−îng
100% khèi l−îng
§Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi cho ta biÕt r»ng, calci carbonat tinh
khiÕt thu ®−îc tõ ®¸ hoa c−¬ng ë mét ngän nói, tõ san h« ngÇm d−íi biÓn,
hoÆc tõ bÊt kú mét nguån nµo kh¸c, th× vÉn t×m thÊy cïng c¸c lo¹i nguyªn
tè t¹o thµnh (calci, carbon, oxy) vµ cïng mét sè phÇn tr¨m nh− ®· cho biÕt
ë b¶ng trªn.
Nh− vËy, nhê ®Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi mµ mçi hîp chÊt x¸c
®Þnh ®−îc biÓu thÞ b»ng mét c«ng thøc hãa häc nhÊt ®Þnh.
Cã thÓ suy ra khèi l−îng nguyªn tè tõ tû lÖ khèi l−îng cña nã trong
hîp chÊt:
Khèi l−îng nguyªn tè = Khèi l−îng hîp chÊt ×
Sè phÇn khèi l−îng nguyªn tè
1 phÇn khèi l−îng hîp chÊt
Chóng ta cã thÓ biÓu diÔn phÇn khèi l−îng theo bÊt kú ®¬n vÞ ®o khèi
l−îng nµo nÕu tiÖn dïng cho tÝnh to¸n.
Còng cÇn chó ý lµ thµnh phÇn kh«ng ®æi chØ hoµn toµn ®óng cho
nh÷ng hîp chÊt cã khèi l−îng ph©n tö nhá ë tr¹ng th¸i khÝ vµ láng. §èi víi
chÊt r¾n hoÆc polymer, do nh÷ng khuyÕt tËt trong m¹ng tinh thÓ hoÆc
trong chuçi dµi ph©n tö, thµnh phÇn cña hîp chÊt th−êng kh«ng øng ®óng
víi mét c«ng thøc hãa häc x¸c ®Þnh. VÝ dô, tû lÖ oxy/titan trong titan oxyd
®iÒu chÕ b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau dao ®éng tõ 0,58 ®Õn 1,33; c«ng
thøc cña s¾t sulfid cã thÓ viÕt Fe1-xS víi x dao ®éng tõ 0 ®Õn 0,005; ph©n tö
glycogen trong c¸c tÕ bµo gan vµ c¬ cã thÓ gåm 1000 ®Õn 500000 ®¬n vÞ
glucose; v.v...
1.3. §Þnh luËt ®−¬ng l−îng
Tõ ®Þnh luËt thµnh phÇn kh«ng ®æi ta thÊy r»ng c¸c nguyªn tè kÕt
hîp víi nhau theo c¸c tû lÖ vÒ l−îng x¸c ®Þnh nghiªm ngÆt. Do ®ã, ng−êi ta
®−a vµo hãa häc kh¸i niÖm ®−¬ng l−îng, t−¬ng tù nh− kh¸i niÖm khèi
l−îng nguyªn tö vµ khèi l−îng ph©n tö.
18
1.3.1. §Þnh nghÜa
Thùc nghiÖm hãa häc x¸c ®Þnh r»ng: 1,008 khèi l−îng hydro t¸c dông
võa ®ñ víi:
8,0
khèi l−îng
oxy
®Ó t¹o thµnh
n−íc (H2O)
35,5
-
clor
-
hydro clorid (HCl)
23,0
-
natri
-
natri hydrid (NaH)
16,0
-
l−u huúnh
-
hydro sulfid (H2S)
3,0
-
carbon
-
metHan (CH4)
v.v...
Sè phÇn khèi l−îng mµ c¸c nguyªn tè t¸c dông võa ®ñ víi 1,008 phÇn
khèi l−îng hydro l¹i t¸c dông võa ®ñ víi nhau ®Ó t¹o thµnh c¸c hîp chÊt
kh¸c. VÝ dô:
8,0 khèi l−îng oxy + 3,0 khèi l−îng carbon → carbon dioxyd (CO2)
35,5 khèi l−îng clor + 23,0 khèi l−îng natri → natri clorid (NaCl)
16,0 khèi l−îng l−u huúnh + 3,0 khèi l−îng carbon → carbon disulfid (CS2)
v.v...
Ng−êi ta gäi sè phÇn khèi l−îng mµ c¸c nguyªn tè t¸c dông võa ®ñ víi
1,008 phÇn khèi l−îng hydro (vµ l¹i t¸c dông võa ®ñ víi nhau) lµ ®−¬ng
l−îng cña c¸c nguyªn tè, ký hiÖu lµ E (equivalence), vµ viÕt: EH = 1,008; EO
= 8; ECl = 35,5; ES = 16; v.v.. chó ý r»ng, ®−¬ng l−îng lµ sè phÇn khèi l−îng
t−¬ng ®−¬ng gi÷a c¸c chÊt trong ph¶n øng nªn cã thÓ sö dông bÊt kú ®¬n vÞ
khèi l−îng nµo ®Ó biÓu thÞ nã (mg, g, kg...).
Do chÝnh tõ kh¸i niÖm ®−¬ng l−îng nªu trªn mµ viÖc x¸c ®Þnh ®−¬ng
l−îng cña mét nguyªn tè hay cña mét hîp chÊt kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i xuÊt
ph¸t tõ hîp chÊt cña chóng víi hydro. VÝ dô, ®Ó t×m ®−¬ng l−îng cña kÏm
(Zn) kh«ng thÓ xuÊt ph¸t tõ ph¶n øng cña kÏm víi hydro, v× ë ®iÒu kiÖn
th−êng ph¶n øng nµy kh«ng x¶y ra. Tuy nhiªn, thùc nghiÖm dÔ dµng cho
thÊy: 32,5 khèi l−îng kÏm t¸c dông võa ®ñ víi 8 khèi l−îng oxy (1E0) ®Ó t¹o
thµnh kÏm oxyd (ZnO), vËy, EZn = 32,5. HoÆc ®Ó t×m ®−¬ng l−îng H2SO4
kh«ng thÓ b»ng c¸ch cho acid nµy t¸c dông víi hydro hoÆc oxy, nh−ng thùc
nghiÖm cho biÕt: 49 khèi l−îng H2SO4 t¸c dông võa ®ñ víi 32,5 khèi l−îng
kÏm (1EZn), vËy E H 2SO4 = 49. Tõ ®©y, cã thÓ ®−a ra ®Þnh nghÜa chung cho
®−¬ng l−îng:
§−¬ng l−îng cña mét nguyªn tè hay hîp chÊt lµ sè phÇn khèi l−îng
cña nguyªn tè hay hîp chÊt ®ã kÕt hîp hoÆc thay thÕ võa ®ñ víi 1,008 phÇn
khèi l−îng hydro hoÆc 8 phÇn khèi l−îng oxy hoÆc víi mét ®−¬ng l−îng cña
bÊt kú chÊt nµo kh¸c ®· biÕt.
19
Trong thùc tÕ ng−êi ta th−êng dïng ®−¬ng l−îng gam, víi quy −íc:
§−¬ng l−îng gam cña mét chÊt lµ l−îng chÊt ®ã ®−îc tÝnh b»ng gam
vµ cã trÞ sè b»ng ®−¬ng l−îng cña nã.
Nh− vËy,
EH = 1,008 g
;
EO = 8 g
;
EZn = 32,5 g
;
E H 2SO4 = 49 g
ENa = 23 g
1.3.2. §Þnh luËt ®−¬ng l−îng cña Dalton
C¸c chÊt t¸c dông víi nhau theo c¸c khèi l−îng tû lÖ víi ®−¬ng l−îng
cña chóng.
Nãi c¸ch kh¸c: Sè ®−¬ng l−îng cña c¸c chÊt trong ph¶n øng ph¶i b»ng
nhau.
§Þnh luËt ®−îc thÓ hiÖn qua hÖ thøc ®¬n gi¶n:
mA
mB
EA
EB
=
hoÆc
mA
EA
mB
EB
=
ë ®©y: mA, mB lµ khèi l−îng tÝnh b»ng gam cña chÊt A vµ chÊt B trong
ph¶n øng
EA, EB lµ ®−¬ng l−îng gam cña chÊt A vµ B
− §Þnh luËt ®−¬ng l−îng cho phÐp tÝnh khèi l−îng mét chÊt trong ph¶n
øng nÕu biÕt ®−¬ng l−îng cña c¸c chÊt vµ khèi l−îng t¸c dông cña
chÊt kia. VÝ dô, tÝnh khèi l−îng khÝ clor t¸c dông hÕt víi 3,45g natri,
biÕt ENa = 23; ECl = 35,5. ¸p dông hÖ thøc nªu trªn dÔ dµng t×m thÊy:
3,45g
23
=
m Cl
35,5
t
mCl =
3,45g × 35,5
23
= 5,33g
− Víi kh¸i niÖm nång ®é ®−¬ng l−îng lµ sè ®−¬ng l−îng gam chÊt tan cã
trong 1 lÝt dung dÞch (ký hiÖu N viÕt sau trÞ sè ®−¬ng l−îng), ®Þnh luËt
®−¬ng l−îng ®−îc sö dông réng r·i trong phÐp ph©n tÝch chuÈn ®é.
Ch¼ng h¹n, cÇn bao nhiªu mL dung dÞch kiÒm B (®Æt lµ VB) ®Ó trung
hßa hÕt VA ml dung dÞch acid A cã nång ®é ®−¬ng l−îng lµ NA. BiÕt
nång ®é ®−¬ng l−îng cña dung dÞch kiÒm B lµ NB.
¸p dông ®Þnh luËt ®−¬ng l−îng: sè ®−¬ng l−îng cña c¸c chÊt trong
ph¶n øng ph¶i b»ng nhau, ta cã:
VA
.N A
1000
=
VB
.N B
1000
t
VB =
VA .N A
NB
Ph−¬ng tr×nh trªn ®−îc ¸p dông cho tÊt c¶ c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch
thÓ tÝch (ph−¬ng ph¸p acid - base; ph−¬ng ph¸p kÕt tña; ph−¬ng ph¸p phøc
chÊt; ph−¬ng ph¸p oxy hãa - khö).
20
1.3.3. ý nghÜa hãa häc cña kh¸i niÖm ®−¬ng l−îng liªn quan trùc tiÕp
®Õn kh¸i niÖm hãa trÞ cña c¸c nguyªn tè. Tr−íc ®©y, ng−êi ta coi hãa trÞ lµ
kh¶ n¨ng cña mét nguyªn tö cña nguyªn tè cã thÓ kÕt hîp hoÆc thay thÕ
bao nhiªu nguyªn tö hydro hoÆc bao nhiªu nguyªn tö kh¸c t−¬ng ®−¬ng.
Nh− vËy, ®−¬ng l−îng cña mét nguyªn tè lµ sè ®¬n vÞ khèi l−îng (sè phÇn
khèi l−îng) cña nguyªn tè Êy t−¬ng øng víi mét ®¬n vÞ hãa trÞ. Gi÷a ®−¬ng
l−îng (E), hãa trÞ (n) vµ khèi l−îng nguyªn tö (A) cña nguyªn tè cã mèi
t−¬ng quan sau:
E =
A
n
VÝ dô, oxy cã hãa trÞ 2, khèi l−îng nguyªn tö 16, nªn:
EO =
16
= 8
2
NÕu nguyªn tè cã nhiÒu hãa trÞ th× ®−¬ng l−îng cña nã còng thay ®æi
tuú thuéc vµo hãa trÞ mµ nã thÓ hiÖn trong s¶n phÈm t¹o thµnh sau ph¶n
øng. VÝ dô, carbon cã hãa trÞ 2 vµ 4. ë ph¶n øng: 2C + O2 = 2CO, carbon
12
thÓ hiÖn hãa trÞ 2, nªn EC =
= 6. Cßn ë ph¶n øng: C + O2 = CO2,
2
12
carbon thÓ hiÖn hãa trÞ 4, nªn EC =
= 3.
4
Më réng kh¸i niÖm ®−¬ng l−îng cho c¸c hîp chÊt, ta vÉn nhËn ra ý
nghÜa hãa häc cña nã lµ phÇn khèi l−îng t−¬ng øng víi mét ®¬n vÞ hãa trÞ
mµ hîp chÊt ®em trao ®æi hoÆc kÕt hîp víi c¸c hîp chÊt kh¸c trong ph¶n
øng. Ch¼ng h¹n, H3PO4 = 98. NÕu trong ph¶n øng, ph©n tö H3PO4 chØ trao
®æi 1 proton, hîp chÊt ®−îc xem nh− thÓ hiÖn hãa trÞ 1, th× E H3 PO 4 = 98/1 =
98; nÕu trao ®æi 2 proton, hîp chÊt ®−îc xem nh− thÓ hiÖn hãa trÞ 2, th×
E H3 PO 4 = 98/2 = 49; cßn nÕu trao ®æi c¶ 3 proton th× hîp chÊt H3PO4 ®−îc coi
lµ cã hãa trÞ 3 vµ phÇn khèi l−îng t−¬ng øng víi 1 ®¬n vÞ hãa trÞ (tøc ®−¬ng
l−îng cña nã) trong tr−êng hîp nµy lµ: E H3 PO 4 = 98/3 = 32,7.
C¸c nhµ hãa häc hiÖn t¹i quan niÖm: hãa trÞ cña mét nguyªn tè lµ sè
liªn kÕt hãa häc mµ mét nguyªn tö cña nguyªn tè ®ã cã thÓ t¹o ra ®Ó kÕt
hîp víi c¸c nguyªn tö kh¸c trong ph©n tö.
Cïng víi kh¸i niÖm hãa trÞ, ng−êi ta còng dïng kh¸i niÖm sè oxy hãa
cho c¸c ion hoÆc cho c¸c nguyªn tè trong hîp chÊt. Tuy kh«ng cã ý nghÜa
vËt lý râ rµng, nhÊt lµ trong c¸c ph©n tö phøc t¹p, nh−ng sè oxy hãa kh¸
tiÖn dông cho nhiÒu mÆt thùc hµnh hãa häc.
21
- Xem thêm -